生物扰动对沉积物中污染物迁移转化影响的研究进展

席建红，张素芳，李雪梅，王君玲，白培万

(山西大同大学化学与环境工程学院，山西大同037009)

生物扰动对沉积物中污染物迁移转化影响的研究进展

席建红，张素芳，李雪梅，王君玲，白培万

(山西大同大学化学与环境工程学院，山西大同037009)

生物扰动可以改变沉积物的理化性质和生物地球化学作用，从而促进或减弱污染物从沉积物向水中的释放，而沉积物中污染物的迁移转化规律对于指导环境修复以及评价污染物的潜在风险均大有裨益。本文介绍了生物扰动的定义，并综述了近年来关于生物扰动对沉积物中污染物迁移转化影响方面的研究。

生物扰动；沉积物；污染物；迁移；转化

随着现代工农业的高速发展，越来越多的重金属和有机污染物通过大气沉降、废水排放、地表径流等多种途径进入水体，并与颗粒物发生一系列物理化学反应，如物理吸附、化学吸附和再分配等，使得水中溶解态污染物浓度下降转入颗粒物，并随颗粒物一起进入沉积物，在沉积物中逐渐积累，使沉积物成为环境中污染物的蓄积库[1]。而沉积物中的污染物在沉积物再悬浮过程中又有可能重新释放到水体当中[2]。以往普遍认为自然条件和人为活动的物理扰动引起的沉积物再悬浮过程是导致沉积物中污染物二次释放的主要过程，在此过程中，颗粒态的污染物会二次释放进入水体，溶解态的污染物也会部分溶出进入水体当中[3]。最近的研究表明底栖生物的扰动，可以将上层沉积物中颗粒态和孔隙水混合，从而影响污染物的归趋，可能是影响污染物的二次释放更为重要的过程[3]。

1 生物扰动的定义

生物扰动可以定义为生长在沉积表面和表层内部生物的底栖、挖洞、捕食、呼吸等活动所引起的结果。20世纪80～90年代，生物扰动作为水层-沉积物界面耦合过程的一个重要机制受到人们重视，并取得了一些突破性进展[4]，生物扰动的直接作用结果是对沉积物的垂直搬运和混合，加速间隙水与上覆水的物质能量交换，以及微型生物和小型生物对有机质的分解矿化和代谢过程。生物扰动导致沉积物物理、化学性质的变化，并给水层-底栖界面的生物地球化学过程造成重大影响[5]，如深海底的动物捕食、运动和挖掘洞穴都能将含氧水引入到深海底缺氧的沉积物中[6]。

2 生物扰动的环境效应

生物扰动的环境效应较复杂。一方面生物扰动可以促进污染物从沉积物向水中的释放[7]，另一方面也可以通过掩埋来去除表层沉积物中的疏水性有机污染物[8]。因此生物扰动可以促进或者减少污染物从沉积物向水体中的释放。实际的环境效应还依赖于具体的环境条件，如污染物的位置、生物种类、污染物的性质以及扰动的模式等[2]。

C.fluminea和H.rigida 2种生物在沉积物中的扰动可以使沉积物中的锌和镉以悬浮态的形式进入到上覆水中来[9]。颤引在沉积物中引起的生物扰动也能增加上覆水中悬浮颗粒物中重金属的浓度，从而使沉积物中的镉释放到上覆水中，不过这种形式的镉几乎都是颗粒态的，很难被C.fluminea这种生物得用[10]。沉积物中的汞主要以硫化物的形式沉淀下来，与铁锰氧化物或有机质结合，因此生物扰动对汞从沉积物到水中的迁移不产生影响[11]。

3 底栖动物的影响

与受试生物共存的底栖动物的扰动也会响沉积物污染物的环境效应。底栖动物的埋孔、摄食、呼吸、排出和运动过程可能改变沉积物的孔隙度、压实程度、氧化还原电位和酸碱度分布等，从而影响疏水性有机污染物在沉积物、孔隙水和上覆水之间的相互交换[12]。环节多毛纲底栖动物导致的生物扰动不仅使吸附疏水性有机污染物的沉积物颗粒再悬浮，而且显著地增加沉积物孔隙水中自由溶解的疏水性有机污染物。

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[7]Gunnarsson J S,Hollerta K,Rosenberg R.Effects of organic enrichment and burrowing activity of the polychaete Neries diversicolor on the fate of tetrachlorobiphenyl in marine sediments[J].Environ Toxicol Chem,1999,18:1149-1156.

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Advance in Bioturbation Effect on Transformation and Migration of Contaminants in Sediments

XI Jian-hong,ZHANG Su-fang,LI Xue-mei,WANG Jun-ling,BAI Pei-wan
(School of Chemistry and Environmental Engineering,Shanxi Datong University,Datong Shanxi,037009)

Bioturbation could change the physical and chemical properties of sediments and biogeochemistry process,and then promote or inhibit release of contaminants from sediments into water,which plays an important role in environmental modification and environmental risk assessment of contaminants.The definition of bioturbation was given and recent advances of bioturbation effect on migration and transformation of contaminants in sediments were comprehensively reviewed.

bioturbation;sediment;contaminant;migration;transformation

X142

A

1674-0874(2014)04-0028-02

2014-05-24

国家自然科学基金项目[21107063]；山西大同大学博士科研启动项目[2010-B-05]

席建红(1974-)，女，山西繁峙人，博士，副教授，研究方向：环境污染化学。

〔责任编辑 杨德兵〕